Kada razmišljamo o bakterijama, obično ih zamišljamo kao pojedinačne ćelije koje plivaju u tečnosti. Međutim, mnoge bakterije zapravo formiraju složene zajednice poznate kao biofilmovi, koje nastaju kada se bakterijske ćelije pridruže površinama i međusobno komuniciraju. Ove strukture čine bakterije izuzetno otpornim na različite stresove iz okoline, uključujući antibiotike, zbog čega su infekcije povezane s biofilmom često teške za lečenje.
Biofilmovi su heterogene zajednice bakterija koje se organizuju u višeslojne strukture. Oni su upoređeni sa ljudskim tkivima zbog svoje složenosti i heterogenosti. Bakterije u biofilmu se ugrađuju u ekstracelularni polimerni matriks, koji sami proizvode. Ovaj matriks pruža mehaničku stabilnost, služi kao rezervoar za vodu i hranljive materije, i štiti bakterije od antimikrobnih sredstava.
Tradicionalna istraživanja biofilma su se uglavnom fokusirala na biološke procese, kao što su signalizacija i regulacija, koji omogućavaju njihov rast i otpornost na antibiotike. Međutim, novo istraživanje ukazuje da fizički procesi takođe igraju ključnu ulogu u formiranju i održavanju biofilma. Voda, koja dominira ekstracelularnim prostorom biofilma, omogućava biofilmovima da se ponašaju kao sunđeri, upijajući vodu iz okoline i omogućavajući rast i preživljavanje pod stresnim uslovima, poput isušivanja.
Kada se suoče sa nedostatkom vode, biofilmovi mogu zadržati vodu u ekstracelularnom prostoru i transformisati svoje komponente u fizičko stanje nalik staklu, što je strategija poznata kod nekih biljaka i mikroorganizama kao što su tardigradi. Osim toga, ekstracelularni prostor podržava procese kao što su molekularna samoorganizacija i biomineralizacija, što doprinosi otpornosti i održivosti biofilma.
Jedan od ključnih izazova za istraživače je razumevanje kako su fizički procesi u ekstracelularnom prostoru regulisani na genetskom nivou bakterija. Dok su regulatorni putevi koji vode do lučenja matriksa već relativno dobro shvaćeni, i dalje je nejasno kako se ti procesi orkestriraju u odnosu na promene u mikrookruženju i kako se biofilm može adaptirati na spoljne promene.
Razumevanje ovih fizičkih i bioloških interakcija moglo bi otvoriti nove puteve za efikasnije tretiranje infekcija povezanih s biofilmom i razvoj inovativnih strategija za borbu protiv bakterijske otpornosti.
